Los osciladores de reloj son circuitos electrónicos que se utilizan para cronometrar ciertos eventos. Se pueden utilizar para controlar la velocidad a la que marca el segundero de un reloj. Estos dispositivos pueden estar hechos de varios materiales, aunque el material más común y más preciso es el cristal de cuarzo. Estos dispositivos utilizan un estímulo electrónico para crear un movimiento mecánico.
La aplicación de una corriente eléctrica a un oscilador de reloj hace que vibre u oscile a su frecuencia natural. La frecuencia natural de los materiales comúnmente utilizados en estos circuitos es estrecha y estable. La frecuencia de oscilación rígida significa que los ingenieros pueden usar la información numérica sobre esa frecuencia al determinar la sincronización de los osciladores de reloj. La frecuencia se puede usar para marcar segundos u otras unidades de tiempo usando una fórmula matemática simple y la frecuencia conocida del dispositivo. Las computadoras, los transmisores de radio y los receptores de radio utilizan osciladores de reloj para controlar la sincronización.
El tiempo se puede medir utilizando osciladores de reloj. El material del oscilador, ya sea cuarzo, cerámica u otro material estable, oscila a una velocidad predecible cuando se le aplica un estímulo eléctrico. La frecuencia natural del oscilador puede cambiar según la forma, el tamaño y el corte del material, lo que significa que el oscilador debe probarse y calibrarse antes de su uso. La mayoría de los osciladores de reloj que se utilizan en los relojes tienen forma de diapasones.
El cristal de cuarzo es el dispositivo más utilizado en los osciladores de reloj porque tiene una frecuencia natural muy precisa. El cristal de cuarzo tampoco es particularmente reactivo a los productos químicos, por lo que con el tiempo ocurren muy pocos cambios en la estructura del cristal, lo que hace que los osciladores de cristal de cuarzo sean precisos durante una gran cantidad de años. Aunque la temperatura y la presión pueden afectar el rango de señales que recibirá, las adaptaciones al cristal y su circuito pueden disminuir los efectos de estos cambios externos.
El principio utilizado en los osciladores de reloj fue descubierto por primera vez por los hermanos Curie en 1880. Se llama efecto piezoeléctrico, la conversión de electricidad en movimiento mecánico o lo contrario: el efecto piezoeléctrico inverso. Este método de generar movimiento era mucho más estable que los modelos más antiguos, que se basaban únicamente en la mecánica. Una de las primeras industrias en abrazar el concepto del efecto piezoeléctrico fue la industria relojera, que cambió de relojes mecánicos que requerían cuerda a osciladores de reloj de cristal que mantenían el tiempo con muy poca degradación.